变频器的选用.doc

高考 高考 高考 第1章 变频器的选用 1.1 变频器的控制方式 低压通用变频器输出电压在38O～65OV，输出功率在O．75—400kW，工作频率在O～400Hz，它的主电路都采用交一直一交电路。其控制方式经历以下四代。 1、第一代以U/f＝Const，正弦脉宽调制（SPWM）控制方式。其特点是：控制电路结构简单、成本较低，但系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。 2、第二代以电压空间矢量（磁通轨迹法），又称SVPWM控制方式。它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形。以内切多边形逼近圆的方式而进行控制的。经实践使用后又有所改进：引人频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流成闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引人转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。 3、第三代以矢量控制（磁场定向法）又称VC控制。其实质是将交流电动机等效直流电动机，分别对速度、磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。然而转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，实际效果不如理想的好。 4、第四代以直接转矩控制，又称DTC控制。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是： （1）控制定子磁链——引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式； （2）自动识别（ID）——依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别； （3）算出实际值——对定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制； （4）实现Band—Band控制一一按磁链和转矩的Band一Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制； （5）具有快速的转矩响应（＜2ms＝，很高的速度精度（±2%，无PG反馈），高转矩精度（＜土3%）； （6）具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时（包括0速度时），可输出15O%－200%转矩。 1.2 控制方式的合理选用 控制方式是决定变频器使用性能的关键所在。目前市场上低压通用变频器品牌很多，包括欧、美、日及国产的共约5O多种。选用变频器时不要认为档次越高越好，其实只要按负载的特性，满足使用要求就可，以便做到量才使用、经济实惠。下表中参数供选用时参考。 控制方式 U/f=C控制 电压空间矢量控制 矢量控制 直接转矩控制 反馈装置 不带PG 带PG或PID调节器 不要 不带PG 带PG或编码器 速比I 1:40 1:60 1:100 1:100 1:1000 1:100 起动转矩（在3Hz） 150% 150% 150% 150% 零转速时为150% 零转速时为150%~200% 静态速度精度/% ±（0.2~0.3） ±（0.2~0.3） ±0.2 ±0.2 ±0.02 ±0.2 适用场合 一般风机、泵类等 较高精度调速，控制 一般工业上的调速或控制 所有调速或控制 伺服拖动、高精传动、转矩控制 负荷起动、起重负载转矩控制系统，恒转矩波动大负载 1.3 选型原则 首先要根据机械对转速(最高、最低)和转矩(起动、连续及过载)的要求，确定机械要求的最大输入功率(即电机的额定功率最小值),其大小由下式计算:P=nT/9550(kW) 式中:P——机械要求的输入功率(kW)；n——机械转速(r/min)；T——机械的最大转矩(N·m)。 然后，选择电机的极数和额定功率。电机的极数决定了同步转速，要求电机的同步转速尽可能地覆盖整个调速X围。为了充分利用设备潜能，避免浪费，可允许电机短时超出同步转速，但必须小于电机允许的最大转速。转矩取设备在起动、连续运行、过载或最高转速等状态下的最大转矩。最后，根据变频器输出功率和额定电流稍大于电机的功率和额定电流的原则来确定变频器的参数与型号。 需要注意的是，变频器的额定容量及参数是针对一定的海拔高度和环境温度而标出的，一般指海拔1000m以下，温度在40℃或25℃以下。若使用环境超出该规定，则在确定变频器参数、型号时要考虑到环境造成的降容因素。 第2章 变频器外部主电路的配置 2.1 变频器主电路 变频器在实际使用中，还需要和一些外接的配件一起使用。下图所示的是一个比较完整的主电路。 断路器QF和接触器KM用于接通变频器的电源，交流电抗器AL和直流电抗器DL用于改善功率因数，输入滤波器ZF1和输出滤波器ZF2用于抗干扰，制动电阻RB和制动单元用于能耗制动。 变频器有比较完善的过流和过载保护功能，且空气断路器也有过流